一種采用煤泥制備4a型分子篩的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于分子篩制備技術領域，具體涉及一種采用煤泥制備4A型分子篩的方 法。
【背景技術】
[0002] 4A型分子篩是一種重要的無機微孔材料，具有高效選擇吸附、催化及離子交換性 等特點，廣泛應用于日用化學品、石油化工、醫(yī)藥及環(huán)保行業(yè)等。4A型分子篩包括天然沸石 分子篩和人工合成分子篩。目前工業(yè)上制備4A型分子篩的方法是以硅酸鈉、氫氧化鋁、氫 氧化鈉等純化學品為原料，采用水熱法制備而成。采用純化學試劑合成4A型分子篩的方法 工藝成熟，但其缺點在于對原料的性能要求苛刻（原料必須是高純、高活性的），原料價格 昂貴，生產(chǎn)成本高。這些缺點嚴重制約4A型分子篩在各個領域的應用。
[0003] 煤泥是煤炭洗選加工過程中的一種副產(chǎn)品，黃陵礦區(qū)年產(chǎn)煤泥150多萬噸，煤泥 大量堆積不僅造成資源的浪費、占有大量土地，還會對礦區(qū)環(huán)境造成嚴重污染。利用煤泥制 備4A型分子篩不僅可以拓展分子篩制備的原料來源、降低成本、變廢為寶、延長煤炭加工 產(chǎn)業(yè)鏈；而且可以實現(xiàn)礦區(qū)環(huán)境保護、節(jié)能減排、循環(huán)經(jīng)濟和低碳經(jīng)濟。
[0004] 近年來一些學者利用煤系高嶺土、煤矸石、粉煤灰作為硅源、鋁源合成了一些類型 的分子篩，但用煤泥作原料制備4A型分子篩尚無報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術問題在于針對上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種采用煤泥制 備4A型分子篩的方法。該方法簡單，反應條件可控，制備工藝過程環(huán)保無毒，對設備要求不 高，易于實現(xiàn)，適宜大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，且制備得到的4A型分子篩產(chǎn)品粒度分布均勻，質(zhì)量 穩(wěn)定。采用該方法可使煤泥得到充分利用，大大提高了煤泥的利用率和附加值，降低了 4A 型分子篩的制備成本，避免了煤泥大量堆積造成的土地占有和環(huán)境污染。
[0006] 為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：一種采用煤泥制備4A型分子篩 的方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0007] 步驟一、煅燒活化：將煤泥研磨過篩，然后將過篩的篩下物在700°C?800°C下煅 燒2h?3h，自然冷卻，得到煤泥灰；
[0008] 步驟二、酸浸除雜：將鹽酸溶液和步驟一中所述煤泥灰混合，在90°C?IKTC條件 下攪拌反應3h?5h，過濾，得到濾渣，將濾渣烘干后備用；所述鹽酸溶液的濃度為5mol/ L?6mol/L，鹽酸溶液的用量為每克煤泥灰用3mL?8mL鹽酸溶液；
[0009] 步驟三、堿熔：將固體NaOH與步驟二中烘干后的濾渣混合置于銀坩堝中，在溫度 為400°C?500°C的條件下堿熔2h?3h，得到熔渣；所述固體NaOH的摩爾量為烘干后的濾 澄中Si元素摩爾量的2. 5?3倍；
[0010] 步驟四、成膠：向步驟三中所述熔渣中加入偏鋁酸鈉和水，攪拌均勻得到混合物， 偏鋁酸鈉的加入量為使混合物中的硅鋁比為（1?1. 3) :1，其中硅鋁比以SiOjPAl2O3的摩 爾比計；所述水的摩爾量為步驟三中所述固體NaOH的摩爾量的20?23倍；
[0011] 步驟五、老化和晶化：將步驟四中所述混合物在60°C?70°C下老化8h?10h，然 后將老化后的混合物在80°C?90°C下晶化4h?5h，得到固液混合物；
[0012] 步驟六、洗滌干燥：對步驟五中所述固液混合物進行抽濾，得到濾餅，將所述濾餅 用去離子水洗滌后干燥，得到4A型分子篩。
[0013] 上述的一種采用煤泥制備4A型分子篩的方法，其特征在于，步驟一中所述過篩的 篩網(wǎng)目數(shù)為200目。
[0014] 上述的一種采用煤泥制備4A型分子篩的方法，其特征在于，步驟三中所述固體 NaOH的摩爾量為濾澄中Si元素摩爾量的2. 8倍。
[0015] 上述的一種采用煤泥制備4A型分子篩的方法，其特征在于，步驟四中所述偏鋁酸 鈉的加入量為使混合物中的硅鋁比為1. 1:1。
[0016] 上述的一種采用煤泥制備4A型分子篩的方法，其特征在于，步驟四中所述水的摩 爾量為步驟三中所述固體NaOH的摩爾量的22倍。
[0017] 上述的一種采用煤泥制備4A型分子篩的方法，其特征在于，步驟六中所述干燥的 溫度為l〇〇°C?120°C，干燥的時間為IOh?15h。
[0018] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點：
[0019] 1、煤泥中大部分SiOJPAl2O3存在于高嶺石、云母、石英等非活性物質(zhì)中，本發(fā)明 通過對過篩后的煤泥進行煅燒活化，能夠有效提高煤泥中高嶺石的反應活性，另外煅燒活 化過程中去除了煤泥中的碳質(zhì)，能夠提高最終產(chǎn)品的白度；對煅燒活化后的煤泥灰進行酸 浸除雜，能夠顯著降低了煤泥中顯色物質(zhì)Fe2O3的含量，為后續(xù)分子篩產(chǎn)品的白度及品質(zhì)提 供了有效保障。
[0020] 2、本發(fā)明煅燒得到的煤泥灰中部分硅以石英礦物存在，活性較低，較難與液態(tài)堿 反應，而堿在熔融狀態(tài)下則能與煤泥灰發(fā)生反應，使其中難活化的石英生成具有較高反應 活性的硅酸鈉和硅鋁酸鈉。
[0021] 3、采用本發(fā)明的方法可使煤泥得到充分利用，大大提高了煤泥的利用率和附加 值，降低了 4A型分子篩的制備成本，避免了煤泥大量堆積造成的土地占有和環(huán)境污染。
[0022] 4、本發(fā)明的制備方法簡單，反應條件可控，制備工藝過程環(huán)保無毒，對設備要求不 高，易于實現(xiàn)，適宜大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，且制備得到的4A型分子篩產(chǎn)品粒度分布均勻，質(zhì)量 穩(wěn)定。
[0023] 下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明技術方案做進一步的詳細說明。
【附圖說明】
[0024] 圖1為本發(fā)明實施例1制備的4A型分子篩的XRD衍射圖譜。
[0025] 圖2為本發(fā)明實施例1制備的4A型分子篩的掃描電鏡圖。
[0026] 圖3為本發(fā)明實施例1制備的4A型分子篩的紅外光譜圖。
[0027] 圖4為本發(fā)明實施例2制備的4A型分子篩的掃描電鏡圖。
[0028] 圖5為本發(fā)明實施例3制備的4A型分子篩的掃描電鏡圖。
【具體實施方式】
[0029] 實施例I
[0030] 本實施例所用煤泥為黃陵一號礦煤炭洗選加工過程產(chǎn)生的煤泥，采用煤泥制備4A 型分子篩的方法包括以下步驟：
[0031] 步驟一、煅燒活化：將煤泥研磨后過200目篩，然后將過篩的篩下物置于灰皿中均 勻鋪平，在800°C下煅燒2. 5h，自然冷卻，得到煤泥灰；經(jīng)檢測，所述煤泥灰的化學組成見表 1 ：
[0032] 表1煤泥灰的主要化學成分（wt% )
[0033]
【主權(quán)項】
1. 一種采用煤泥制備4A型分子篩的方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟一、煅燒活化：將煤泥研磨過篩，然后將過篩的篩下物在700°C?800°C下煅燒 2h?3h，自然冷卻，得到煤泥灰； 步驟二、酸浸除雜：將鹽酸溶液和步驟一中所述煤泥灰混合，在90°C?IKTC條件下 攪拌反應3h?5h，過濾，得到濾渣，將濾渣烘干后備用；所述鹽酸溶液的濃度為5mol/L? 6mol/L，鹽酸溶液的用量為每克煤泥灰用3mL?8mL鹽酸溶液； 步驟三、堿熔：將固體NaOH與步驟二中烘干后的濾渣混合置于銀坩堝中，在溫度為 400°C?500°C的條件下堿熔2h?3h，得到熔渣；所述固體NaOH的摩爾量為烘干后的濾渣 中Si元素摩爾量的2. 5?3倍； 步驟四、成膠：向步驟三中所述熔渣中加入偏鋁酸鈉和水，攪拌均勻得到混合物，偏鋁 酸鈉的加入量為使混合物中的硅鋁比為（1?1. 3) : 1，其中硅鋁比以SiOjP Al2O3的摩爾比 計；所述水的摩爾量為步驟三中所述固體NaOH的摩爾量的20?23倍； 步驟五、老化和晶化：將步驟四中所述混合物在60°C?70°C下老化8h?10h，然后將 老化后的混合物在80°C?90°C下晶化4h?5h，得到固液混合物； 步驟六、洗滌干燥：對步驟五中所述固液混合物進行抽濾，得到濾餅，將所述濾餅用去 離子水洗滌后干燥，得到4A型分子篩。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用煤泥制備4A型分子篩的方法，其特征在于，步驟一 中所述過篩的篩網(wǎng)目數(shù)為200目。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用煤泥制備4A型分子篩的方法，其特征在于，步驟三 中所述固體NaOH的摩爾量為濾渣中Si元素摩爾量的2. 8倍。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用煤泥制備4A型分子篩的方法，其特征在于，步驟四 中所述偏鋁酸鈉的加入量為使混合物中的硅鋁比為1. 1:1。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用煤泥制備4A型分子篩的方法，其特征在于，步驟四 中所述水的摩爾量為步驟三中所述固體NaOH的摩爾量的22倍。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用煤泥制備4A型分子篩的方法，其特征在于，步驟六 中所述干燥的溫度為l〇〇°C?120°C，干燥的時間為IOh?15h。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種采用煤泥制備4A型分子篩的方法，包括：一、將煤泥研磨過篩后煅燒篩下物，得到煤泥灰；二、將鹽酸溶液和煤泥灰混合，攪拌反應后過濾，得到濾渣，將濾渣烘干后備用；三、將NaOH與烘干后的濾渣混合后堿熔，得到熔渣；四、向熔渣中加入偏鋁酸鈉和水，攪拌均勻得到混合物；五、將所述混合物老化后晶化，得到固液混合物；六、對固液混合物進行抽濾，得到濾餅，將所述濾餅用去離子水洗滌后干燥，得到4A型分子篩。采用發(fā)明的方法可使煤泥得到充分利用，大大提高了煤泥的利用率和附加值，降低了4A型分子篩的制備成，避免了煤泥大量堆積造成的土地占有和環(huán)境污染，制備得到的4A型分子篩產(chǎn)品粒度分布均勻，質(zhì)量穩(wěn)定。
【IPC分類】C01B39-14
【公開號】CN104556117
【申請?zhí)枴緾N201510043532
【發(fā)明人】杜美利, 吳濤, 司玉成, 王水利, 李剛, 劉靜, 楊建利, 樊錦文
【申請人】西安科技大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月28日